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摘要：随着社会逐渐趋向于现代化发展，使得国民不仅在自身精神文化层次上的需求所有提升，对居住环境的质量及安全性有了更高的追求。本文就基于以上因素，对地下室底板与抗浮锚杆共同作用的优化设计进行相关研讨，首先以抗浮锚杆的应用现状及布置方式为切入点，结合具体工程，以制定出二者共同作用的设计方案，以期为相关工作者提供帮助。
关键词：地下室底板；抗浮锚杆；共同作用；优化设计；
前言：在社会主义市场经济及科技水平已然实现稳定增长的当前背景下，为充分利用城市建设中的有限土地资源，现阶段建筑行业也应发展重点转向至了地下空间的建设。抗浮锚杆作为地下空间的施工重要环节之一，主要与增加配重、释放水浮等措施相似，用于地下水资源较浅场地的抗浮设计中。不仅如此，抗浮锚杆相较于其他抗浮措施而言，具有得施工效率高、成本低廉、操作方便的特点，并被广泛应用在了建筑行业中。故从一定角度上来说，对地下室底板与抗浮锚杆共同作用进行优化设计是当前建筑施工企业能够更好适应社会发展，实现自身经济利益最大化的必然选择之一。
1 抗浮锚杆的相关概述
1.1抗浮锚杆的应用现状
从广义上来讲，锚杆是一种能够承受住土、水及其他重力的受力构件，而将其应用在地下水环境中，就被称之为抗浮锚杆。同时，抗浮锚杆与其他种类锚杆的工作原理基本相同，即利用锚杆与土层之间相互的摩擦力，抵御外界环境的拔力。
在现阶段的抗浮锚杆中，其直径均在30cm左右，单锚性在一定环境下的抗拔力相较于其余抗拔构件而言，所体现出的效果不明显。但抗浮锚杆其能够在原有基础上结合注浆技术，并将具有一定粘合力的浆液注入岩体与抗浮锚杆自身的缝隙中，使得其自身的抗拔能力远远大其他抗拔构件，因此更加适用于地下空间的抗浮设计中。不仅如此，由于抗浮锚杆具有造价低廉、稳定性及可靠性高等优势，因此已经广泛应用在各地区特别是沿海地区的建筑工程地下室的施工过程中[1]。
抗浮锚杆的锚杆可以利用钢筋及得钢质绞线制作，具体而言，将钢筋用于抗浮锚杆中时，无需预留锚杆的自由段，同样也存在具有锚杆自由段但其本身不承受其他预应力的情况出现；而将钢质绞线应用在抗浮锚杆时，则必须在其结构中预留下一定长度的自由段，并施加一定的预应力。
1.2抗浮锚杆的布置方式
在现阶段建筑工程中的地下室建设环节，其地下室底板通常情况下都采用的独立防水结构与以桩基础为主的防水结构。在实际施工期间，由于地下室顶层的结构承载力较小，因此在其处于地下水资源较浅的环境下则必须应用抗浮锚杆来抵抗水体拔力，故为进一步提升抗浮锚杆的应用有效率，工作人员就应明确抗浮锚杆的布置方式。
目前抗浮锚杆的布置方式主要是集中点式，将抗浮锚杆布置在地下室桩基础下，以从根本上提升地下室底板的及抗浮性能。但在实际应用期间，由于地下水体浮力较大，因此需要大量的抗浮锚杆，不利于建筑工程造价的控制。同样，在对抗浮锚杆进行布置的过程中，相关工作人员还应结合工程的具体要求对抗浮锚杆自身的抗浮力及地下时底板自身防水结构的抗浮力进行严谨的计算，并在计算过程中保障抗浮锚杆水平间距及竖直间距等相关参数数据的准确性，从而得出抗浮锚杆应布置数量以及具体方式，以提升抗浮锚杆的应用有效性，进而为确保建筑工程的质量，为延长地下室后期使用寿命奠定坚实的基础[2]。
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2 地下底板与抗浮锚杆共同作用的优化设计分析
2.1 设计原理
地下室底板和侧墙以及拱板之间会形成一个密闭的空心整体，其所受到的水浮力与其排开的抗浮水位的下水重量基本相似。可以说，将地下底板与抗浮锚杆共同作用可以有效地确保地下室整体不会出现上浮的情况，避免上部的梁板因构件问题出现损害的情况，进而影响整体的抗浮效果。在整体抗浮的效果达到一定标准之后，底板侧壁等局部构件可以有效地承受水浮力给予的荷载作用。一般来说，基于地下室底板与抗浮锚杆共同作用下的设计原理，主要涵盖以下几个原理内容：
第一，抗浮水位取值。在进行水浮力计算的时候，抗水浮位的具体取值必须结合实际施工环境涉及到的地质报告，对于拥有一些特殊地质的施工环境而言，相关的工作人员必须采取必要的分析和论证，与合作的地质勘察单位进行探讨与研究。如对于可能产生明显水位差的斜坡地段的地下室而言，工作人员在对其进行抗浮设计的时候，必须要充分地考虑好地下水渗流会给地下室底板造成的严重后果，不能仅采用相关的地质报告，必须要结合实际的施工工况进行抗浮水位的取值工作。
第二，整体抗浮。地下室整体抗浮通常会优先利用建筑物自身的重力去平衡地下室水的总体浮力值。一旦发生不平衡的情况，或者是与总水浮力差距不大的情况时，工作人员可以结合具体的施工情况，采用增加顶板覆土的方式，平衡地下室水的总体浮力值。或者是可以采用底板增加配重的方法开展抗浮工作。需要注意的是，当水浮力明显超过自身自重的时候，必须要采用增设桩或者锚杆的方法来平衡地下水的浮力[3]。
2.2 优化设计方法
近些年来，我国对于地下室底板与抗浮锚杆共同作用的优化设计方法，基本上都会选择采用有限元分析的方法对地下室底板与抗浮锚杆的特征进行具体化的分析，以便可以有效地优化多层地下室的结构设计方案。有限元分析法主要是针对抗浮锚杆与地下室底板在受力之后发生的位移情况进行的相关分析，并在地下室底板与地下水浮力自重的作用下，对地下室底板与抗浮锚杆的共同作用进行相关的优化设计[4]。一般来说，在两者的共同作用下，会产生一定的向上挠度，大部分水力会通过防水板的作用下传递给支座，使得锚杆分担的水浮力明显增加，而此时的锚杆主要用于底板的浇筑工作，施工人员可以将两者连接成为一个整体，使锚杆产生向上的延伸量。
地下室底板会在抗浮锚杆变形的作用下，产生形变力，进而产生较强的拉力。在水浮力不变的情况下，锚杆的截面与锚固的面积会趋于稳定，此时锚杆提供的抗拔力并不是固定的，也就是说随着锚杆长度的增长，地下室底板的结构刚度会趋于变大，使得部分锚杆分担浮力的程度有效减小，有效地减少支座存在的水浮力，进而可以有效地达到预期的设计水平，起到较好的抗浮作用[5]。此外，利用有限元分析法需要注意的一点是，非预应力锚杆产生的抗拔力需要底板产生变形且承担部分浮力作为基础，也就是说锚杆不可以作为固定的受力对象，需要结合具体的情况进行制定。也就是说，如何是锚杆受力均匀，充分地发挥锚杆的作用，需要具体的优化计算，才能找到平衡点。
结论：综上所述，地下室底板与抗浮锚杆共同作用的优化设计可以有效地解决当前地下工程的渗水问题，可以确保工程的经济效益不受损。需要注意的是，抗浮锚杆与防水板属于一个整体，需要两者进行有效的结合才能抵御水浮力。因此，在实际的设计当中，工作人员必须要优化锚杆布置与防水板的实际厚度，避免出现相应的质量隐患问题。如此一来，不但可以确保工程结构的安全性，还可以确保生态文明城市建设的绿色理念性，具有较大的设计意义。
参考文献：
[1]徐勇,张金轮. 地下室底板与抗浮锚杆共同作用的优化设计[J]. 工程与建设,2015,29(02):245-247.
[2]王浩. 地下室结构的抗浮设计与分析[D].合肥工业大学,2013.
[3]付文光,柳建国,杨志银. 抗浮锚杆及锚杆抗浮体系稳定性验算公式研究[J]. 岩土工程学报,2014,36(11):1971-1982.
[4]刘维智. 关于地下室抗浮锚杆的设计研究[J]. 低碳世界,2016(21):268-269.
[5]李明琛. 抗浮锚杆受力性能分析及对地下室抗浮的影响[D].合肥工业大学,2017.
论文作者:冯利锋
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第35期
论文发表时间:2018/5/29
标签：锚杆论文; 地下室论文; 底板论文; 浮力论文; 作用论文; 优化设计论文; 地下论文; 《建筑学研究前沿》2017年第35期论文;